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科普 | 看氣象衛(wèi)星如何“智擒”臺(tái)風(fēng)

發(fā)布日期:2022-06-08??來(lái)源:中國(guó)氣象局??作者:曹靜??瀏覽次數(shù):1667
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核心提示:每年夏天,總有一些臺(tái)風(fēng)(北美洲叫“颶風(fēng)”)或獨(dú)自或成群結(jié)隊(duì)跑到沿海地區(qū)“搗亂”,所到之處風(fēng)狂雨暴,給人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的損失。長(zhǎng)期以來(lái),人類一直想盡各種辦法監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)弱和走向,以便提前應(yīng)對(duì),減輕它帶來(lái)的傷害。臺(tái)風(fēng)的前世今生臺(tái)風(fēng)是廣闊的“大海”孕育的孩子。海洋上充足的光照、豐富的水汽、溫暖的海水是它出生的條件。當(dāng)海面溫度升高后,海

每年夏天,總有一些臺(tái)風(fēng)(北美洲叫“颶風(fēng)”)或獨(dú)自或成群結(jié)隊(duì)跑到沿海地區(qū)“搗亂”,所到之處風(fēng)狂雨暴,給人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的損失。長(zhǎng)期以來(lái),人類一直想盡各種辦法監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)弱和走向,以便提前應(yīng)對(duì),減輕它帶來(lái)的傷害。

臺(tái)風(fēng)的前世今生

臺(tái)風(fēng)是廣闊的“大?!痹杏暮⒆?。海洋上充足的光照、豐富的水汽、溫暖的海水是它出生的條件。當(dāng)海面溫度升高后,海水蒸發(fā)變成水汽上升,四周的較涼空氣迅速填充并繼續(xù)受熱上升,就在中心形成了一個(gè)低壓區(qū),水汽到天上遇冷凝結(jié)釋放潛熱造成低壓區(qū)越來(lái)越熱,這些能量為臺(tái)風(fēng)生成提供了溫床。伴隨風(fēng)速變大、氣壓變低,氣團(tuán)旋轉(zhuǎn)起來(lái),通常我們叫它“熱帶氣旋”。氣旋在高海溫區(qū)域吸收的能量越多,旋轉(zhuǎn)越快,離心力也越大,中間會(huì)形成一個(gè)像洗衣機(jī)甩干衣服時(shí)那樣的空洞,這個(gè)空洞就是“臺(tái)風(fēng)眼”,臺(tái)風(fēng)眼經(jīng)過(guò)的地區(qū)風(fēng)平浪靜,那里是臺(tái)風(fēng)中的“世外桃源”。

熱帶氣旋形成后往哪走、走多快、帶來(lái)多少降水,是長(zhǎng)成為大地帶來(lái)除旱的雨水、為人們帶來(lái)解暑的涼風(fēng)這類災(zāi)害相對(duì)弱小的氣旋,還是長(zhǎng)成所到之處農(nóng)田被淹、交通癱瘓、搶人財(cái)物、奪人性命、無(wú)惡不作的“惡魔”?對(duì)此,背后叫“副高”(副熱帶地區(qū)的暖性高壓天氣系統(tǒng))的“大老板”起著關(guān)鍵作用,它束縛著熱帶氣旋沿著自己的邊緣走:弱小式臺(tái)風(fēng),途中見(jiàn)到攜著暖濕水汽的夏季風(fēng)時(shí),往往吃點(diǎn)夏季風(fēng)帶來(lái)的“點(diǎn)心”(暖濕水汽)就繼續(xù)趕路,而惡魔式臺(tái)風(fēng)則在“吃飽喝足”后還不滿足,還會(huì)從夏季風(fēng)手里搶奪更多的暖濕水汽,有時(shí)干脆懶洋洋地“躺”在高溫海面上“養(yǎng)膘”。

暖濕氣流借助風(fēng)勢(shì)轉(zhuǎn)著圈往上跑,一遇冷氣就凝結(jié)下雨,而臺(tái)風(fēng)眼卻熱得無(wú)法被“感動(dòng)流淚”(凝不成雨滴),成了無(wú)風(fēng)無(wú)雨的地帶。能量越足的臺(tái)風(fēng),臺(tái)風(fēng)眼越明顯,發(fā)起脾氣來(lái)越可怕,因?yàn)樗鼈兺暾沫h(huán)形結(jié)構(gòu)像一臺(tái)抽水機(jī),將大洋上的水汽源源不斷地抽上來(lái),為一路北上西進(jìn)的持續(xù)性強(qiáng)降水提供了充足的水源,加大了致災(zāi)程度。無(wú)論是弱小的還是強(qiáng)大的臺(tái)風(fēng),“成年”后都會(huì)不顧大海母親的挽留,直接向陸地飛奔而去。

臺(tái)風(fēng)一般為直徑600~1000千米(最小也超100千米,最大可達(dá)2000千米)的“大胖子”,在登陸后由于失去水汽營(yíng)養(yǎng)供給迅速“脂肪耗盡”,最后死于“營(yíng)養(yǎng)不良”。個(gè)別臺(tái)風(fēng)能量耗盡前會(huì)再次轉(zhuǎn)向大海汲取“營(yíng)養(yǎng)”,第二次登陸,但無(wú)論如何它們最終還是逃脫不了魂歸大地的命運(yùn),正像萬(wàn)物有生必有死一樣。只是比較“乖巧”的臺(tái)風(fēng)告別大海母親后會(huì)快速直奔陸地,給陸地帶來(lái)降水,緩解高溫,給人們帶來(lái)的傷害相對(duì)較??;而暴躁的臺(tái)風(fēng)卻把自己“活”得飛揚(yáng)跋扈,依仗著無(wú)敵能量和呼風(fēng)喚雨的威力橫行霸道,最終被臺(tái)風(fēng)委員會(huì)從臺(tái)風(fēng)名單里除名。

衛(wèi)星如何“擒”臺(tái)風(fēng)

現(xiàn)在大家都知道了,臺(tái)風(fēng)通常很大,最小直徑也在100千米,而且它會(huì)受更巨大的“副高”控制,脾氣“陰晴不定”,路線“模糊不清”。20世紀(jì)60年代前,如果要想知道它在哪里出生、長(zhǎng)得多大、去往何方,幾乎是不可能的。因?yàn)闃O度缺少海上觀測(cè)資料,人們沒(méi)有任何辦法知道臺(tái)風(fēng)是什么樣子。

但是,自從有了氣象衛(wèi)星,沒(méi)有任何臺(tái)風(fēng)能逃離人們的視線。氣象衛(wèi)星每時(shí)每刻都盯著海面的一舉一動(dòng),就連臺(tái)風(fēng)的“美丑”(如,風(fēng)眼是“單眼皮”還是“雙眼皮”)都看得一清二楚,對(duì)它的藏身之地更是了如指掌。然而多數(shù)人對(duì)衛(wèi)星是如何“擒住”臺(tái)風(fēng)的,知其然卻不知其所以然。

首先,氣象衛(wèi)星會(huì)在發(fā)射和運(yùn)行中來(lái)為“捉臺(tái)風(fēng)”進(jìn)行熱身:在發(fā)射中,它要抗擊足夠的發(fā)射沖擊力和承受強(qiáng)烈的顛簸才能沖入云霄;它入軌,要打開(kāi)太陽(yáng)能帆板和攜帶的各種儀器才能工作;它在軌,要努力調(diào)整姿態(tài),還要和地面建立好通信聯(lián)絡(luò),保持星地暢通狀態(tài),來(lái)為正常運(yùn)行打下基礎(chǔ);氣象衛(wèi)星還要保持全天候自旋或三軸穩(wěn)定姿態(tài)——這是獲取準(zhǔn)確遙感信息資料的保證。

緊接著,氣象衛(wèi)星開(kāi)始上崗。極軌氣象衛(wèi)星觀測(cè)范圍達(dá)幾千千米,靜止氣象衛(wèi)星可觀測(cè)地球表面的三分之一,總是全天候精神抖擻地“值班”:瞪著“火眼金睛”隨時(shí)牢牢盯著地球及大氣的一舉一動(dòng),氣象衛(wèi)星上的儀器充分發(fā)揮著它們的“十八般武藝”:有的會(huì)“拍照”,速度達(dá)500張/秒;有的會(huì)測(cè)海溫,看海面有沒(méi)有“發(fā)燒”;有的能做“B超”,監(jiān)視哪里有氣旋產(chǎn)生;有的能做“CT”,可以把臺(tái)風(fēng)內(nèi)部的暖心結(jié)構(gòu)看得一清二楚……無(wú)論臺(tái)風(fēng)大小,都逃不出氣象衛(wèi)星的“慧眼”,就連臺(tái)風(fēng)背后的大老板“副高”以及臺(tái)風(fēng)經(jīng)常光顧的夏季風(fēng)也都在其監(jiān)視之下。

每當(dāng)氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到有躁動(dòng)的氣旋生成,會(huì)迅速在地面系統(tǒng)指揮下進(jìn)入無(wú)級(jí)變速區(qū)域觀測(cè)模式,以最快速度(分鐘級(jí))把偵察到的信息傳回地面,還頻繁地與地面的數(shù)值預(yù)報(bào)專家系統(tǒng)進(jìn)行“隔空互動(dòng)”,確定重點(diǎn)觀測(cè)區(qū)域。以前不可一世的臺(tái)風(fēng),現(xiàn)在連其想“逃跑”的方向和路線、脾氣的大小都在氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)模型下,被人類研究得越來(lái)越透徹。聰明的人類可以預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)大小、走向,識(shí)別臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)弱。當(dāng)“小清新”臺(tái)風(fēng)造訪時(shí),人們就可以相對(duì)輕松一些,采取的措施少一些;當(dāng)“大惡魔”臺(tái)風(fēng)來(lái)襲時(shí),人們則可做足預(yù)防措施,竭盡所能降低生命和財(cái)產(chǎn)的損失。

風(fēng)云四號(hào)B星(圖片來(lái)源:國(guó)家衛(wèi)星氣象中心)

責(zé)任編輯:胡惠雯

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